设计模式-建造者模式Builder

建造者模式 (Builder)

1) 原理

Builder 模式，中文翻译为建造者模式或者构建者模式，也有人叫它生成器模式。

创建者模式主要包含以下四个角色：

• 1.产品（Product）：表示将要被构建的复杂对象
• 2.抽象创建者（Abstract Builder）：定义构建产品的接口，通常包含创建和获取产品的方法。
• 3.具体创建者（Concrete Builder）：实现抽象创建者定义的接口，为产品的各个部分提供具体实现。
• 4.指挥者（Director）：负责调用具体创建者来构建产品的各个部分，控制构建过程。

我们考虑一个文档编辑器的例子。假设我们需要创建一个复杂的HTML文档，它包含了标题、段落和图像等元素。我们可以使用创建者设计模式来构建HTML文档。

1.产品（Product）类 - HTML文档（HtmlDocument）：

public class HtmlDocument {
    private String header = "";
    private String body = "";
    private String footer = "";
    
    public void addHeader(String header) {
    	this.header = header;
    }
    public void addBody(String body) {
    	this.body = body;
    }
    public void addFooter(String footer) {
    	this.footer = footer;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "" + header + "" + body + "</body>
        	<footer>" + footer + "</footer></html>";
    }
}

2.抽象创建者（Abstract Builder）类 - HtmlDocumentBuilder：

public abstract class HtmlDocumentBuilder {
    protected HtmlDocument document;
    public HtmlDocument getDocument() {
    	return document;
    }
    public void createNewHtmlDocument() {
    	document = new HtmlDocument();
    }
    public abstract void buildHeader();
    public abstract void buildBody();
    public abstract void buildFooter();
}

3.具体创建者（Concrete Builder）类 - ArticleHtmlDocumentBuilder：

public class ArticleHtmlDocumentBuilder extends HtmlDocumentBuilder {
    @Override
    public void buildHeader() {
    	document.addHeader("Article Header");
    }
    @Override
    public void buildBody() {
    	document.addBody("Article Body");
    }
    @Override
    public void buildFooter() {
    	document.addFooter("Article Footer");
    }
}

4.指挥者（Director）类 - HtmlDirector：

public class HtmlDirector {
    private HtmlDocumentBuilder builder;
    public HtmlDirector(HtmlDocumentBuilder builder) {
    	this.builder = builder;
    }
    public void constructDocument() {
        builder.createNewHtmlDocument();
        builder.buildHeader();
        builder.buildBody();
        builder.buildFooter();
    }
    public HtmlDocument getDocument() {
    	return builder.getDocument();
    }
}

现在我们可以使用创建者设计模式来构建一个HTML文档对象：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        HtmlDocumentBuilder articleBuilder = new ArticleHtmlDocumentBuilder();
        HtmlDirector director = new HtmlDirector(articleBuilder);
        director.constructDocument();
        HtmlDocument document = director.getDocument();
        System.out.println("Constructed HTML Document: \n" + document);
    }
}

以上是一个创建者设计模式的标准写法，事实，我们在工作中往往不会写的这么复杂，为了创建一个对象，我们创建了很多辅助的类，总觉得不太合适，在这个案例中，我们可以使用内部类来简化代码，以下是修改后的代码：

public class HtmlDocument {
    private String header = "";
    private String body = "";
    private String footer = "";
    public void addHeader(String header) {
    	this.header = header;
    }
    public void addBody(String body) {
    	this.body = body;
    }
    public void addFooter(String footer) {
    	this.footer = footer;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "" + header + "" + body + "</body>
        	<footer>" + footer + "</footer></html>";
    }
    
    public static class Builder {
        protected HtmlDocument document;
        public Builder() {
        	document = new HtmlDocument();
        }
        public Builder addHeader(String header) {
        	document.addHeader(header);
        	return this;
        }
        public Builder addBody(String body) {
        	document.addBody(body);
        	return this;
        }
        public Builder addFooter(String footer) {
        	document.addFooter(footer);
        	return this;
        }
        public HtmlDocument build() {
        	return document;
        }
    }
}

2) 为什么需要建造者模式

1.根据复杂的配置项进行定制化构建

2.实现不可变对象。即一旦创建完成，对象的状态就不能改变。这有助于保证对象的线程安全和数据完整性

3) 源码应用

1.jdk中，如StringBuilder和StringBuffer，他们的实现不是完全按照标准的创建者设计模式设计，但也是一样的思想：

2.在ssm源码中很多类都使用创建者设计模式，如Spring中的BeanDefinitionBuilder 类，mybatis中的 SqlSessionFactoryBuilder 、XMLConfigBuilder 、 XMLMapperBuilder 、 XMLStatementBuilder 、CacheBuilder 等